《电子测量技术》课程教学方法的探索与实践

摘要：《电子测量技术》是电子信息科学与技术、自动化等高等教育专业的一门专业必修课。通过教学工作的探索与实践，对该课程的理论教学和实验教学做了尝试性的改革，将理论教学与实验教学融合为一体进行授课，在理论教学内容上突出原理及新技术，在实验教学上充分运用实验室开发学生的动手能力和创新能力。、实践教学结果证明教学效果获得较大提高。、

关键词：电子测量 教学方法 理论教学 实验教学

中图分类号：G642.4

文献标识码：A

DOI：10.3969/j.issn.1672-8181.2015.03.128

1 引言

现代科学技术的发展，如现代数学、物理学、微电子学、材料学等科学的发展为电子测量技术的发展创造了条件。电子测量技术的发展又为各行各业科学技术的发展提供了有利的工具，推动了现代科学技术的发展与进步。当今的各行各业都离不开电子测量技术和电子测量仪器，甚至在一些原先与“电”无关的专业，如化学、生物、医学、土木建筑等行业也都得到了充分的利用。各式各样的精密电子测量仪器在各种实验室里早已成为不可替代的基本工具和设备，因此电子测量技术的课程绝对不是可有可无的。当代大学生、研究生必须把电子测量技术和仪器作为一门基本功，认真学好。不论哪行哪业，在今后的工作中都将会大有益处、受益非浅。《电子测量技术》如此重要，如何更有效的展开本课程的教学工作，是一个值得我们深思的问题，本文笔者从理论教学和实践教学两个方面对《电子测量技术》课程的教学方法进行探索与实践。

2 理论教学

电子测量技术课程的内容主要包括电路参数测量、频谱分析、时域信号的测量、晶体管特性测量等电子测量的基本原理和测量误差分析，并包含了相关电子测量仪器的工作原理、性能指标、实际应用和相关仪器的最新成果等。与很多课程一样，该课程的理论内容非常枯燥，如果在教学过程中将理论内容和实验内容严重脱节，只是一味的介绍理论知识，将使得学生无法全面掌握电子测量的核心技术。若要出色的完成这门课程的教学是一项非常有挑战性的任务。理论教学工作作者是从教材选择、教师的自我提高、逆向思维教学法三个方面展开的。

2.1 教材的选择

一本好的教材不仅可以使教师易教，大大提高教学效果和教学质量，而且还可引导教学改革和教学思想的转变，而且可使学生易学，启发学生思维、引导学生创新。

笔者选用的教材是电子工业出版社出版的由桂林电子科技大学陈尚松等编写的《电子测量与仪器》，该书按高等学校电子信息科学与工程类专业的教学要求编写，教材中的内容与时俱进，技术上跟进更新。书中的内容是按发展历程讲解仪器原理，容易入门，叙述深入浅出，图文并茂，宜学宜懂，同时也包含了扩展或深入的内容可供教学和科研的不同需求选用；该书的具体内容做到了理论联系实际，既讲电子测量原理，又讲具体仪器应用，通过实例与仪器型号参数介绍，加深对仪器的认识和对国内外技术水平的了解。在内容上每章均附本章要点、小结和思考题与习题，便于学生预习、复习和总结。

2.2 教师的自我提高

在任何一门课程的教学过程中教师都具有主导作用，教师知识水平的提高可使教学质量得到有效地提高。我们知道电子技术的发展是非常迅速的，电子产品的发展速度呈摩尔定律所描述的规律，即集成电路的规模和微处理器的性能每18个月都会提高一倍，在这一速度的带动下各种电子测量仪器的生产厂家不断发展更新自己的产品。作为《电子测量技术》的教师，一方面应该时刻关注研制和生产电子测量仪器的商家的产品动态，要实时关注Aglient、Tektronix等这些大的电子仪器生产厂家的产品动态，定期查阅他们产品的资料，用来深化和扩展教学内容，将这些新内容、新知识在课堂上呈现给学生，丰富课堂内容激发学生的学习兴趣和热情，拓宽学生视野做到与时俱进；另一方面教师要主动进行电子测量方面的科学研究，促使教师对该方面的知识有更深入的理解，多参加学术交流会议，到科研水平较高的国内国际会议或其它相关的平台学习，通过与他人交流学习来提高教师自身的水平。

2.3 逆向思维教学法

任何一门课的理论学习都是一个枯燥的过程，如何化枯燥的理论学习为一个有趣的学习过程也是教师要思考的一项重要内容。这要求教师明确教学目的，在双重考虑教学目的和本专业实际情况的条件下，选取授课内容和授课方法。本课程主要介绍电子测量的原理及仪器使用部分，教师将理论教学的阵地从教室转移到实验室，直接面对仪器教学，使用逆向思维的方法进行理论教学，先从教学生如何使用测量仪器开始，让学生对仪器的结构有一个直观的感性认识，懂得仪器的各个旋扭或按键分别实现了什么功能，以及各旋扭或按键间如何协调工作，以使用过程中遇到的问题引发对理论知识的思考与学习。

以信号源和示波器的教学为例，这一教学过程将第三章和第六章的内容结合起来，先对信号源和示波器两种仪器的表面结构进行讲解，让学生使用示波器测量信号源输出的信号，学生使用仪器并利用仪器观察到信号后学习积极性也被调动起来，教师由实际操作引导理论知识的学习。如在信号源的使用过程中，信号的形状会发生变化，由此引出怎样才能使信号的波形发生改变，这就指引学生去学习“函数信号发生器的基本组成”部分的内容，这里讲解了常见信号波形的产生和转换方法；再如我们可以从示波器上观察到信号源的频率可以从低频段调到调频段，在同一频段内频率也会在一定范围内发生变化，信号源是如何实现这些频率变化的呢？带着这样的问题能引导学生学习信号源内部电路设计中的多种频率合成方法。在示波器的使用过程中同样提出问题，引导学生去学习示波器的理论内容，如打开示波器观察到光点，通过辉度与聚焦的调整引导学生学习示波管的原理及构造，这一显示原理也用于其他的显示设备上，如频谱仪、扫频仪等，做到触类旁通；通过示波器的触发模式调节键观察不同触发模式下信号的显示变化，反过来引导学生去研究是怎样的设计变化促使了显示屏信号的相应变化，带着学生学习示波器X通道中的触发电路的组成、触发耦合方式、触发电平、触发极性等知识；再如使用示波器观察信号源的同一个信号波形时，通过调节垂直或水平偏转旋扭观察信号波形的变化，为何会出现这种变化？带着同样的思考引导学生学习X通道、Y通道的放大电路设计等等。

3 实验教学

本课程的实验教学采取验证性实验和设计性实验相结合的策略。

3.1 验证性实验

验证性实验的目的是让学生通过操作各个实验项目，使他们对电子测量的基本概念、原理及方法有更加深入的认识和理解，培养学生独立思考的习惯，提高学生理论联系实际的能力和分析、解决问题的能力。在本课程的理论教学过程中，学生已基本掌握了实验所用用仪器的操作和使用方法，学会利用现有设备采取正确方案进行一些简单的测试测量。教师设计一些具有锻炼学生思考能力的实验给学生。如：通用计数器的应用，该实验要求学生理解通用智能计数器工作原理，掌握测量频率周期的测量方法及其检定高频信号源频率准确度，熟悉计数器的其他扩展功能；再如通用示波器的应用，要求学生理解示波器的工作原理、技术指标，熟练掌握通用示波器测试信号参数的方法等。

3.2 设计性实验

《电子测量技术》课程综合运用了电子、计算机、通信、控制等方面的技术知识，教师结合本专业的基础课程，设计了本课程的设计训练题目，目的是培养学生将科学理论与实际工程相结合的能力，通过设计训练，要求学生在掌握电子测量仪器基本理论的基础上，能根据所学知识综合设计简单的测量电路，运用单片机、FPGA、Protel等工具对简易电子测量系统进行仿真与设计，从而提高学生的创新设计实践能力。

设计题目主要有简易信号源设计、简易计数器设计、简易频率计设计、简单的数据采集卡设计等，让学生通过这些题目进一步对课本理论知识进行深入的学习。设计要求学生首先要写出《设计任务书》，包括以下内容：第一，仪器名称、用途、特点及简要设计思想；第二，主要技术指标；第三，仪器应具备的功能；第四，仪器的设备规模；第五，系统的操作规范等。该任务书反映同学的设计目标，同时也是教师作为设计完毕进行验收的依据。在设计之前要先学习基本的设计方法；在设计过程中除写好《设计任务书》外，还要做到理论联系实际，实现书本知识到工程实践的过渡，要求学生在每一步设计结束要及时与教师沟通，尽可能完善设计工作。硬件电路设计前要画好硬件原理框图，过程中要绘制详细的电路图，仿真无误后方可制作电路板；硬件完成后要规划软件控制流程图，根据流程图逐步、逐点编写程序；最后进入软、硬件联调、实验，最后还要撰写设计报告。教师根据任务书中的指标逐项检查设计成品。

通过课程设计同学们学习了硬件电路设计、软件程序设计、电路调试等知识，使学生深入理解并掌握了测量仪器的基本原理，硬件结构和工作原理。掌握程序的编制方法和程序调试的方法，掌握常用接口的设计及使用。学生为其它课程、项目和毕业设计做了大量的知识储备，也为将来在自动化、智能检测、电子信息工程、测试计量技术及仪器、电子科学与技术及其它领域工作打下良好基础及应用实践能力。

4 结论

作者在课程教学过程中采用理论教学与实验教学相结合的教学模式。教师在“做中教”，学生在“做中学”。教师充分利用实验室现有的实验仪器、智能仪器控制软件、虚拟仪器软件等，较为全面地介绍电子测量技术的基本知识、电子测量仪器及测试系统的工作原理以及它们在工程实际中的具体应用，让学生尽可能广的学习到本课程所涉及的专业知识。经实践，本文提出的理论教学和实验教学方法证明了该方法的构建激发了学生的学习兴趣，巩固和加深了学生对理论知识的掌握与理解，提高了学生分析问题和解决问题的能力并加大了授课的信息量，符合创新人才培养和社会发展的要求。

参考文献：

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【2】范泽良，王永奇.电子测量与仪器【M】.清华大学出版社，2010.

【3】徐洁.电子测量与仪器【M】.机械工业出版社，2010.

【4】章洁.电子测量与仪器课程的教学方法探索及考核方法改革【J】.价值工程，2011，（2）：257.